Общи сведения за честотните инвертори

Предназначение

Честотните преобразуватели са предназначени за управление на скоростта на въртене на трифазните асинхронни електродвигатели, за сметка на изменението на честотата и нивото на захранващото напрежение. Използването  на честотни инвертори (ЧИ) за управление на асинхронни електродвигатели е перспективен и икономически обоснован способ за замяна, както на регулируеми задвижвания с постоянен ток, така и на нерегулируеми задвижвания за променлив ток.

Предимствата от използването на ЧИ при управлението на асинхронни  електродвигатели е осигуряването на възможността за регулиране на скоростта в широк диапазон, плавно пускане и спиране, защита на електродвигателя от всякакви типове претоварване, управление и мониторинг на параметрите, пестене на енергия до 60%, повишаване на експлоатационния живот на механичната и електрическата част на оборудването.

ЧИ позволяват да се решат цяла редица проблеми, свързани с електрозадвижванията:

• Съществено се понижават енергийните разходи при електродвигатели с неравномерен график на натоварване. Особено ефективно е използването им при управление на електродвигатели на помпи и вентилатори. При тях обичайните способи за  регулиране на производителността са промяната на степента на отваряне на вентили, шибри и т.н.

При тези способи понижаването на употребяваната от електродвигателите мощност е незначително, тъй като голяма част от количеството енергия се губи за преодоляване на съпротивленията в регулиращия орган. Използването на ЧИ позволява да се регулират напора и производителността на помпата или вентилатора чрез изменение на честотата на въртене на вала.

При това намаляването на мощността, употребявана от агрегатите, е в кубическа зависимост от честотата на въртене на вала, т.е. при понижаване на честотата на въртене 2 пъти, употребяваната от агрегатите мощност се намалява 8 пъти.

• Повишаване на  cos φ, което прави излишно използването  на кондензаторни батерии или значително се намалява тяхната мощност.

• Съществено се увеличава експлоатационния живот на целия агрегат, благодарение на плавното пускане и спиране на електродвигателя, контрол на параметрите и натоварването му и изключване или подаване на предупредителен сигнал в случай на авария.

• Намаляване на капиталовите разходи на оборудването за управление и защита на електродвигателя.

• Повишаване на експлоатационния живот на кабелите, електродвигателите и цялото електрооборудване, премахване на спада в напрежението при пускане на електродвигателя, тъй като отсъства повишаването на пусковия му ток.

• Повишаване на качеството и намаляване на брака на продукцията

• Пълен контрол на работата на електродвигателя и основните параметри: напрежение, ток, скорост на въртене, момент, време за развъртане, време за спиране, и т.н.

• Осъществяване на динамично спиране.

• Създаване на високоефективни системи за автоматично управление. Автоматично регулиране на необходимите параметри чрез сигнали от различни датчици.

• Стартиране на въртящ се двигател без нарастване на тока.

• Електродвигателя продължава да работи при кратковременен спад в мрежовото захранване.

• помпи и вентилатори

• компресори, въздуходувки

• подемно-транспортно оборудване

• металорежещи и металообработващи машини

• технологично оборудване и т.н.

Силовата верига на ЧИ се състои от три основни части:

• ИЗПРАВИТЕЛ
Предназначен е за преобразуването на променливото напрежение на захранващата мрежа в пулсиращо постоянно. Състои  се от диодни модули.

*кликнете върху снимката за да я видите в голям размер

• ПОСТОЯННОТОКОВА ВЕРИГА
Предназначена за изглаждане на пулсациите на напрежението. Състои се от кондензатори и в някои случаи, дросели.

• ИНВЕРТОР
Осъществява преобразуване на постоянното напрежение в ШИМ-модулирано променливо. Състои се от транзисторни модули.

Системата за управление на преобразователя е изпълнена на базата на програмируем микропроцесорен контролер (МК). Алгоритъма на ШИМ-управлението подържа необходимата за регулиране честота и действителна стойност на основните хармоници на изходното напрежение, обезпечавайки при това синусоидална форма на тока.

Съществуват класификации на ЧИ според способа за управление на електродвигателя. От тази гледна точка ЧИ могат да бъдат разделени на преобразователи на честота със скаларно и с векторно управление.

Такова разделение се обуславя от необходимостта да се управлява не само честотата на изхода на преобразователя, но и напрежението. Алгоритъм за изчисление на стойността на напрежението определя способа на управление.

При ЧИ със скаларно управление стойността на напрежението се определя от зависимостта U (f), която, като правило, се изчислява по метода на линейната интерполация по няколко базови точки. Потребителя има възможност да променя стойността на тези точки.

При ЧИ с векторно управление стойността на напрежението се изчислява по метода на моделиране на преходните процеси в асинхронния електродвигател. В този случай потребителя трябва да зададе параметрите на електродвигателя.

Очевидно е, че вторият способ позволява да се осъществи много по-качествено управление на електродвигателя. Обаче настройката на такъв ЧИ изисква задълбочени познания в областта на електрозадвижванията и електрическите машини. С цел улесняване на работата на потребителя, някои производители на ЧИ вграждат макроси (специално програмно обезпечаване за реда и начина на настройка на определени параметри) за характерните приложения на инверторите.

Скаларния способ за управление обезпечава достатъчно добро качество на регулиране, дори и при използване на заводските настройки на честотния инвертор. Използването на векторно управление за електродвигатели на помпи и вентилатори, например, едва ли би донесло съществени предимства в сравнение със скаларното. Това обаче съвсем не е така при каскадно управление на помпи.